王小輝 楊海波 龔雄夫

收稿日期：2023-10-10

作者簡(jiǎn)介：王小輝（1976—），男，湖南新化人，工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作。

摘? 要：林業(yè)資源調(diào)查是林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和森林經(jīng)營(yíng)管理的基本環(huán)節(jié)，加強(qiáng)調(diào)查有助于為林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策提供數(shù)據(jù)支撐，及時(shí)調(diào)整森林經(jīng)營(yíng)策略，從而推動(dòng)森林資源高質(zhì)量發(fā)展。通過(guò)調(diào)查可以全面獲取林業(yè)資源的數(shù)據(jù)信息，建設(shè)完善的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，便于開展林業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)管、風(fēng)險(xiǎn)防控和決策支持等一系列工作。主要分析了調(diào)查技術(shù)在森林資源調(diào)查和管理中的具體應(yīng)用，提出了有針對(duì)性的改進(jìn)方法，為相關(guān)工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：森林資源調(diào)查；森林生態(tài)系統(tǒng)；調(diào)查方法

中圖分類號(hào)：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

目前，我國(guó)正積極推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)，人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境與可再生的自然資源的管理日益重視。其中，森林作為一種重要的可再生資源，其在生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域中的角色尤為關(guān)鍵。它既能滿足各種工業(yè)生產(chǎn)的原料需求，又可以改善空氣污染，減少水土流失，提高生物多樣性。森林資源調(diào)查工作能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林資源的更好挖掘，利用和提高林業(yè)建設(shè)利用質(zhì)效，對(duì)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

研究主要涉及對(duì)于林木、林地上的生物群落及其地理?xiàng)l件的調(diào)查，以此了解森林生態(tài)系統(tǒng)中各種因素的關(guān)系并追蹤資源增長(zhǎng)趨勢(shì)，分析管理政策和經(jīng)營(yíng)行為對(duì)森林資源變化的影響，以便調(diào)整林業(yè)政策保證森林資源的持續(xù)發(fā)展需求，最終提升林業(yè)管理的效率。精確且合理的森林資源調(diào)查方法可以確保森林資源能更好地支持林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并制定出合適的林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和管理措施，符合林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 森林資源調(diào)查工作中經(jīng)常使用的調(diào)查方法

根據(jù)不同的調(diào)查對(duì)象、目的和范圍，森林資源調(diào)查可劃分為3種類型：以全國(guó)為對(duì)象的森林資源連續(xù)清查，簡(jiǎn)稱一類調(diào)查；為編制規(guī)劃設(shè)計(jì)而進(jìn)行的森林調(diào)查，簡(jiǎn)稱二類調(diào)查；為作業(yè)設(shè)計(jì)而進(jìn)行的調(diào)查，簡(jiǎn)稱三類調(diào)查[2]。新化縣森林資源調(diào)查以二類和三類調(diào)查為主。

森林資源的發(fā)展不僅受限于其內(nèi)在因素，也同時(shí)被外部的環(huán)境所影響。通過(guò)強(qiáng)化對(duì)森林資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，可以準(zhǔn)確地了解并記錄有關(guān)森林資源數(shù)量、質(zhì)量、分布等信息，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的政策調(diào)整。因此，推動(dòng)構(gòu)建系統(tǒng)完善的森林資源調(diào)查體系是確保林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。作為林業(yè)大縣的新化縣，其在森林資源調(diào)查技術(shù)方面的科學(xué)和改進(jìn)更應(yīng)被強(qiáng)調(diào)。

1.1 人工全面調(diào)查

在沒(méi)有足夠的地圖數(shù)據(jù)、科技設(shè)備和設(shè)施支持時(shí)，調(diào)查方法以人工全面調(diào)查為主，主要工具為羅盤儀、GPS、測(cè)高器、測(cè)繩、皮尺、角規(guī)、計(jì)算器、測(cè)樹圍尺等，調(diào)查內(nèi)容主要包括地類、森林類別、林種、優(yōu)勢(shì)樹種及樹種組成、平均樹高、平均胸徑、齡級(jí)、齡組與竹度、立地因子、郁閉度與覆蓋度等級(jí)、群落結(jié)構(gòu)、小斑蓄積量等詳細(xì)的信息。主要技術(shù)方法為：采用傳統(tǒng)地形圖調(diào)查底圖；采用地形勾繪進(jìn)行林區(qū)小斑區(qū)劃；采用目測(cè)與角規(guī)測(cè)樹相結(jié)合的方法調(diào)查主要測(cè)樹因子，進(jìn)行簡(jiǎn)單的小斑調(diào)查。成果包括小斑調(diào)查卡片、抽樣調(diào)查卡片、統(tǒng)計(jì)表、調(diào)查報(bào)告、質(zhì)量檢查報(bào)告、小斑區(qū)劃圖、森林分布圖等。

在技術(shù)人員和測(cè)量?jī)x器落后的時(shí)候，人工全面調(diào)查是森林資源調(diào)查的主要技術(shù)方法，存在勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)高、效率低等問(wèn)題。后續(xù)的樣地調(diào)查方式確保了調(diào)查的準(zhǔn)確性，提升了工作效率，也成了二類調(diào)查和森林資源連續(xù)清查的基礎(chǔ)方法。

1.2 基于地形圖及GIS技術(shù)的小斑抽樣調(diào)查

基于地形圖及GIS技術(shù)的小斑抽樣調(diào)查是指在人工全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，工作人員利用地形解讀與實(shí)地勘察劃分小區(qū)，小區(qū)按一定規(guī)則進(jìn)行分級(jí)處理，并在指定區(qū)域內(nèi)，使用機(jī)械或者隨機(jī)的方式選取樣地進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，然后按照小區(qū)分級(jí)的規(guī)則對(duì)這些樣地的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納計(jì)算，從而得出每種級(jí)別小區(qū)的平均單位面積蓄積量。

具體技術(shù)方法為：采用3S技術(shù)和電子地形圖區(qū)劃各類森林小斑；在公路網(wǎng)交叉點(diǎn)（或等距加密）為樣地中心，按間距2 km×2 km布設(shè)角規(guī)控制檢尺樣地，依據(jù)抽樣原理，選擇具有代表性質(zhì)的樣地，估算總體蓄積量。由此，森林面積和蓄積量調(diào)查效率得到了一定程度提高，并節(jié)省了大量人力、物力，大幅提升了調(diào)查工作效率和成果質(zhì)量。

值得注意的是，通過(guò)抽取樣地測(cè)算總體情況的方法可以獲得總體蓄積量，但不能反映小斑間實(shí)際因素差別，達(dá)不到規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查的要求，無(wú)法針對(duì)性地為林業(yè)經(jīng)營(yíng)行為提供參考。但與之前的森林資源人工全面調(diào)查相比，一類、二類調(diào)查的效率得到了較大幅度的提高。

1.3 基于遙感影像的小斑調(diào)查

基于遙感影像的小斑調(diào)查是指利用衛(wèi)星圖像和小斑劃分及實(shí)際測(cè)量的技術(shù)，主要是全面結(jié)合3S技術(shù)進(jìn)行森林資源調(diào)查。主要新技術(shù)方法為：采用覆蓋全區(qū)的高分辨率遙感數(shù)據(jù)，借助GIS系統(tǒng)根據(jù)林地影像特征來(lái)區(qū)劃各類小斑，提取小斑邊界；總體蓄積抽樣控制調(diào)查中，采用手機(jī)GPS定位技術(shù)和林業(yè)數(shù)據(jù)管理app，快速定位小斑減少調(diào)查人員調(diào)查時(shí)間，從而顯著提升外業(yè)調(diào)查工作效能，減少勞動(dòng)力需求和調(diào)查費(fèi)用。

然而，目前對(duì)每個(gè)小斑的蓄積量調(diào)查仍然采用傳統(tǒng)方式，在小斑內(nèi)進(jìn)行樣地人工調(diào)查以獲取每公頃林木的平均胸徑、平均樹高和郁閉度等林地林木屬性因子，最終的成果圖則通過(guò)GIS系統(tǒng)制作并批量打印。這樣的調(diào)查模式標(biāo)志著從人工現(xiàn)場(chǎng)描繪小斑轉(zhuǎn)向室內(nèi)小斑劃分調(diào)查模式，大幅提升了室外調(diào)查工作的效率，減輕了勞動(dòng)者負(fù)擔(dān)，節(jié)省了調(diào)查開支。但是，每個(gè)小斑的樣地調(diào)查依然面臨著大量無(wú)法有效控制質(zhì)量的問(wèn)題。

1.4 基于低空無(wú)人機(jī)技術(shù)的小斑調(diào)查

近年來(lái)的研究表明，無(wú)人機(jī)逐漸在許多領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，并且已經(jīng)開始在新化縣的小規(guī)模森林調(diào)查中使用[3]。相較于傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感，無(wú)人機(jī)能夠提供更高精度（1 cm）的數(shù)據(jù)采集，且具有較低的運(yùn)行成本、更精準(zhǔn)的方位、多次利用性和高效性，在森林資源調(diào)查中具有較大的優(yōu)勢(shì)?；诘涂諢o(wú)人機(jī)技術(shù)的小斑調(diào)查，在森林資源調(diào)查中能夠更加清晰、明確區(qū)劃小斑，了解小斑中林木的分布情況。隨著科技的發(fā)展和研究方法的應(yīng)用，低空無(wú)人機(jī)逐步成為中小區(qū)域森林調(diào)查的主要技術(shù)手段，但目前仍缺乏高效、準(zhǔn)確的林木實(shí)況因子和蓄積量等因子的調(diào)查手段，需要大量的技術(shù)人員進(jìn)行人工調(diào)查。

2 森林資源調(diào)查工作存在的問(wèn)題

2.1 森林資源調(diào)查工作缺乏信息共享

一般而言，林業(yè)相關(guān)部門主要通過(guò)科學(xué)途徑進(jìn)行森林資源調(diào)查，以獲得精確的數(shù)據(jù)來(lái)支持合理的林業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的決策。然而，部分管理單位并沒(méi)有正確地理解森林資源調(diào)查的重要性，部門之間缺少有效的信息交流，沒(méi)有專業(yè)科學(xué)人才運(yùn)用大數(shù)據(jù)解析林業(yè)數(shù)據(jù)并做出正確的預(yù)警，缺少林業(yè)調(diào)查與林業(yè)生產(chǎn)等方面有機(jī)融合等，導(dǎo)致當(dāng)前林業(yè)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)存在盲目性、隨意性及滯后性等問(wèn)題，不利于林業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

2.2 森林資源調(diào)查的效率較低

森林生態(tài)體系是一個(gè)包含眾多要素的龐大網(wǎng)絡(luò)，這使得其調(diào)查工作變得相當(dāng)復(fù)雜。如果仍然采用純?nèi)斯ふ{(diào)查方式，沒(méi)有引入智能化的技術(shù)和工具，缺少對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、合理符合社會(huì)發(fā)展規(guī)律的分析見(jiàn)解，則可能導(dǎo)致林業(yè)機(jī)構(gòu)的大量人力、物力資源被浪費(fèi)，降低森林資源調(diào)查的效率。林業(yè)部門需要及時(shí)更新森林資源調(diào)查裝備來(lái)提高森林資源調(diào)查效率。

2.3 缺乏必要設(shè)備、技術(shù)及人才的支撐

目前，由于技術(shù)的緩慢升級(jí)、缺乏新興的技術(shù)人員及專業(yè)從業(yè)人員老齡化等原因，阻礙了新化縣森林資源調(diào)查的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，林業(yè)機(jī)構(gòu)有必要調(diào)整并提升各種調(diào)查技術(shù)裝備。然而，受到森林資源調(diào)查資金限制的影響，林業(yè)管理機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代。

此外，調(diào)查人員的專業(yè)素養(yǎng)會(huì)直接影響森林資源調(diào)查工作質(zhì)效。從事森林資源調(diào)查的人員必須具備專業(yè)技能、先進(jìn)觀念和長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，并適應(yīng)時(shí)代的變遷，這意味著他們需要不斷地學(xué)習(xí)，并且通過(guò)實(shí)踐掌握森林資源調(diào)查的方法。目前，新化森林資源調(diào)查領(lǐng)域的專業(yè)人才不足，森林資源調(diào)查工作缺乏高質(zhì)量專業(yè)人才的強(qiáng)力支撐。

3 森林資源調(diào)查工作展望

3.1 現(xiàn)代化森林資源調(diào)查方法

3.1.1 地基激光雷達(dá)技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，地基激光雷達(dá)（Terrestrial Laser Scanning，TLS）技術(shù)的精確度和可靠性得到了顯著提升，能應(yīng)用于冠層測(cè)量技術(shù)，在對(duì)森林不產(chǎn)生任何影響的情況下，在研究區(qū)域內(nèi)獲取高密度點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，并經(jīng)過(guò)軟件建模準(zhǔn)確測(cè)量林木的各項(xiàng)因子，不僅僅測(cè)量技術(shù)精準(zhǔn)誤差少，還規(guī)避了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的工作難度大、效率低等缺陷[5]。

然而，TLS技術(shù)對(duì)于調(diào)查資金保障也有較高的要求。盡管TLS技術(shù)能精確測(cè)量單一樹木的特性及其森林屬性，然而其自身也存在一些限制。TLS技術(shù)無(wú)法直接獲得樹齡、種類、樹木材質(zhì)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等信息，在具體的調(diào)查過(guò)程中，相關(guān)部門可以將TLS與其他調(diào)查方法（如無(wú)人機(jī)、高分辨衛(wèi)星影像等）進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提高測(cè)量效率。

3.1.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)

現(xiàn)代化無(wú)人機(jī)技術(shù)可以生成數(shù)字化表層結(jié)構(gòu)模型、數(shù)字化正射圖像，獲取樹高、面積、郁閉度等地面影響數(shù)據(jù)。相較于傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查方法，無(wú)人機(jī)航測(cè)具有更高的精確度、廣泛性，能實(shí)現(xiàn)深度森林的多輪次監(jiān)測(cè)，且其調(diào)查效果和工作效能都顯著優(yōu)于前者。

現(xiàn)代化、智能化無(wú)人機(jī)在對(duì)森林資源的研究、評(píng)估過(guò)程中展現(xiàn)出了巨大的潛力，可在森林參數(shù)獲取、造林成活率核查、森林病蟲害監(jiān)測(cè)、森林消防等方面發(fā)揮有效作用，獲得更全面、準(zhǔn)確的林業(yè)數(shù)據(jù)，促進(jìn)森林資源的全面管理，保障森林的健康發(fā)展。森林資源調(diào)查人員應(yīng)充分意識(shí)到無(wú)人機(jī)技術(shù)的重要性和便捷性，結(jié)合森林資源調(diào)查現(xiàn)有的工作方式，通過(guò)學(xué)習(xí)掌握應(yīng)用方法，充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)調(diào)查的優(yōu)勢(shì)和作用，提高調(diào)查工作的信息化程度，更高效地完成相關(guān)調(diào)查工作，獲取更全面、科學(xué)的林業(yè)數(shù)據(jù)信息[6]。

3.2 森林資源調(diào)查工作技術(shù)展望

3.2.1 高分辨衛(wèi)星和衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展對(duì)森林資源調(diào)查的影響

隨著傳感器和衛(wèi)星技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)常用的高分辨率衛(wèi)星為GF-3（分辨率為1.00 m）、吉林一號(hào)（分辨率為0.72 m）、GF-7（分辨率為0.65 m）、高分多模衛(wèi)星（分辨率為0.42 m）、LandSat8（分辨率為0.45 m）、WorldView-4（分辨率為0.31 m）等亞米級(jí)衛(wèi)星影像，可以通過(guò)省級(jí)衛(wèi)星平臺(tái)衛(wèi)星云遙進(jìn)行免費(fèi)下載，提供相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度更高，時(shí)效性更強(qiáng)，將為森林資源調(diào)查提供準(zhǔn)確、清晰的影像調(diào)查底圖，進(jìn)一步提升效率和精度[7]。而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特有的短報(bào)文通信功能，具有我國(guó)區(qū)域全覆蓋、24小時(shí)全天候服務(wù)、傳送速度快且不受地形條件和環(huán)境氣候影響等特點(diǎn)，可用于解決偏遠(yuǎn)林區(qū)存在通信盲區(qū)的情況下實(shí)時(shí)通信的問(wèn)題。采用超高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行小斑區(qū)劃和基本屬性因子識(shí)別，并結(jié)合北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，可為森林資源調(diào)查提供更好的定位服務(wù)和導(dǎo)航服務(wù)，減少定位帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差。

3.2.2 大數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算的發(fā)展對(duì)森林資源調(diào)查的影響

近年來(lái)，建立在大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的人工智能（Artificial Intelligence，AI）發(fā)展迅猛，聯(lián)合運(yùn)用AI和高分辨影像能夠快速處理大量林業(yè)數(shù)據(jù)。在遙感圖像分類中應(yīng)用AI，能夠解決森林資源調(diào)查中小斑區(qū)劃和林業(yè)屬性因子識(shí)別工作量大、質(zhì)量難以控制的問(wèn)題，提高小斑區(qū)劃和基本屬性識(shí)別的效率，從而進(jìn)一步優(yōu)化森林資源調(diào)查的工作效果和成果品質(zhì)。AI適用于一類調(diào)查和二類調(diào)查中，能為林業(yè)部門節(jié)省大量的人力物力，并能高效地完成調(diào)查任務(wù)。

3.3 森林資源調(diào)查工作問(wèn)題改進(jìn)

3.3.1 更新森林資源調(diào)查工作理念

在林業(yè)管理方面，上述3種調(diào)查技術(shù)能夠?yàn)榱謽I(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者提供詳盡、可信賴的森林資源數(shù)量和地理分布等關(guān)鍵信息，從而提高林區(qū)的運(yùn)營(yíng)效率。但對(duì)于調(diào)查部門而言，要想改善森林資源調(diào)查的效率，需要更新傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查工作理念，貼合時(shí)代的發(fā)展，使森林資源調(diào)查更加智能、準(zhǔn)確。工作人員需要不斷更新觀念并采用先進(jìn)的技術(shù)手段保證調(diào)查的高效、精確度，以便為林業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求提供可靠的信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，各部門也應(yīng)加強(qiáng)互動(dòng)與合作，以提高對(duì)森林資源的研究，促進(jìn)森林資源研究的進(jìn)展。

3.3.2 引進(jìn)并改良森林資源調(diào)查方法

為了支持林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策，工作人員在進(jìn)行森林資源調(diào)查時(shí)需要收集各種資源的種類、數(shù)量、分布、生長(zhǎng)情況等數(shù)據(jù)信息，并采用恰當(dāng)?shù)姆椒ǐ@得更準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)信息。因此，工作人員應(yīng)該根據(jù)林區(qū)實(shí)際情況不斷優(yōu)化創(chuàng)新森林資源調(diào)查方法，在面對(duì)難度較高的調(diào)查區(qū)域時(shí)，調(diào)查人員可以學(xué)習(xí)并借鑒相似地區(qū)的調(diào)查方法，或結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)新方法來(lái)應(yīng)對(duì)時(shí)代變化，從而獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)[8]。

3.3.3 確保森林資源調(diào)查技術(shù)及人才支撐

新技術(shù)、新設(shè)備和新人才的引入是森林資源調(diào)查工作高效進(jìn)行的關(guān)鍵。通過(guò)使用無(wú)人機(jī)、林業(yè)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)等設(shè)備和軟件，工作人員可以分析調(diào)查數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，為林業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指導(dǎo)。同時(shí)，培養(yǎng)選拔專業(yè)能力強(qiáng)的年輕調(diào)查人員。調(diào)查員需要積極學(xué)習(xí)，不斷提升自身對(duì)于林業(yè)政策法規(guī)、調(diào)查技能和信息科技等的理解和應(yīng)用能力。同時(shí)，調(diào)查部門也需要大量舉辦學(xué)習(xí)培訓(xùn)活動(dòng)，增強(qiáng)調(diào)查人員的調(diào)查能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)階段的森林資源調(diào)查對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到了一定的信息支持作用，但調(diào)查工作中存在的缺點(diǎn)也對(duì)于森林資源的可持續(xù)利用產(chǎn)生了不利影響，不利于林業(yè)產(chǎn)業(yè)管理政策的針對(duì)性優(yōu)化調(diào)整。為了解決這些問(wèn)題，工作人員需要迅速采取行動(dòng)，轉(zhuǎn)變觀念，學(xué)習(xí)新的技術(shù)，相關(guān)部門應(yīng)及時(shí)更新裝備，招募優(yōu)秀的調(diào)查人員，以促進(jìn)森林資源調(diào)查工作的進(jìn)步，推動(dòng)林業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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